Wie man in acht Schritten Maximalwerte und Wärmewiderstände interpretiert

Anbieter zum Thema

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG

Precoplat Präzisions-Leiterplatten-Technik GmbH

Zweitens kann ein Bauelement ausfallen, wenn absolute Maximalwerte über längere Zeit überschritten werden. Gelegentlich kommt es vor, dass ein Baustein nicht sofort Schaden nimmt, wenn er einer zu großen Spannung oder einem zu hohen Strom ausgesetzt wird. Langfristig kann die Schaltung jedoch beschädigt werden.

Zum Beispiel lässt sich kurzzeitig eine Spannung von 7 V an einen 6-V-Verstärker anlegen. Bei dauerhafter Überlastung können jedoch die Sperrschichten verringert werden, bis es schließlich zu einem Durchbruch kommt. In diesem Fall wird also die Langzeit-Zuverlässigkeit des Bausteins stark beeinträchtigt.

Drittens kann die Nichteinhaltung der absoluten Maximalwerte eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit bewirken und zum Überhitzen der Sperrschichten führen, was schließlich ebenfalls zum Ausfall des Bausteins führt. Ein zu hoher Eingangsstrom etwa kann das Betriebsverhalten ändern und Elektromigration verursachen. Sammelt sich zu viel Wärme an, werden möglicherweise auch die thermischen Grenzwerte der Sperrschichten überschritten. Auch wenn kein thermischer Durchbruch erfolgt, wird die Lebensdauer des Bauelements durch die höhere Betriebstemperatur gravierend verringert.

Um also jegliche Beschädigung des Verstärkers zu vermeiden, ist ein Überschreiten der absoluten Maximalwerte unbedingt zu vermeiden. Für eine maximale Lebensdauer sollte zudem ein sicherer Abstand zu den absoluten Maximalwerten im Betrieb eingehalten werden.

Was ist der Unterschied zwischen Lager-, Betriebs-, Sperrschicht- und Anschluss-Löttemperaturbereich?

Unter der Lagertemperatur versteht man die Temperatur, bei der der nicht unter Spannung stehende Baustein sicher gelagert werden kann. Das Bauelement aus Bild 1 verkraftet bei der Lagerung beispielsweise Temperaturen von –65 bis 150°C, ohne dass seine Funktionsfähigkeit in einer Schaltung beeinträchtigt wird.

Unter der Betriebstemperatur versteht man die Temperatur der Umgebung oder des Systems, bei der sich das Bauelement im Betrieb befindet. Verstärker sind in der Regel für den Betrieb in dem im Datenblatt angegebenen Betriebstemperaturbereich geprüft und spezifiziert. Die folgenden Betriebstemperaturbereiche sind üblich:

• Kommerzieller Temperaturbereich: 0 bis 70°C,

• Industrieller Temperaturbereich: –40 bis 85°C,

• Erweiterter industrieller Temperaturbereich: –40 bis 105°C,

• Automotive-Temperaturbereich: –40 bis 125°C,

• Militärischer Temperaturbereich: –55 bis 125°C.

Die Sperrschichttemperatur ist die Temperatur des unter Spannung stehenden Halbleiterchips im Gehäuse unter Einbeziehung der Verlustleistung. Häufig überwachen Anwender zwar die Betriebstemperatur, um deren absoluten Maximalwert nicht zu überschreiten, lassen dabei aber die Sperrschichttemperatur, die sich mit der Verlustleistung erhöht, außer Acht. Wie man die Sperrschichttemperatur berechnet, wird weiter unten erläutert.

Die Anschluss-Löttemperatur gibt an, welcher Temperatur die Anschlüsse des Bausteins bei der manuellen Lötung ausgesetzt werden dürfen. Bild 1 nennt hier einen maximalen Wert von 300 °C für eine Dauer von 60 s, bevor es zur Beschädigung des Bauelements kommt. Davon abgesehen ist aus Zuverlässigkeitsgründen vom manuellen Löten generell abzuraten.

(ID:28404440)